Italian 
English 
Spanish 
French 
German 
Portuguese Altri prodotti
5 principali vantaggi del nuovo accumulo di energia a lunga durata (LDES)
Sommario
- 5 principali vantaggi del nuovo accumulo di energia a lunga durata (LDES)
Attualmente, il settore energetico globale si trova in una fase critica di transizione energetica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili. Tuttavia, la crescente quota di energie rinnovabili nel sistema energetico pone nuove sfide. La casualità, l'intermittenza e la volatilità della produzione di energia eolica e solare creano una notevole pressione strutturale sui sistemi energetici esistenti.
Un'integrazione significativa di energia eolica e solare potrebbe portare a frequenti eccedenze e carenze di energia. Se la quota di nuove installazioni energetiche continua ad aumentare, i periodi di squilibrio energetico potrebbero durare diversi giorni o addirittura settimane. Inoltre, nel contesto del riscaldamento globale, gli eventi meteorologici estremi potrebbero aumentare la frequenza delle fluttuazioni di potenza.
In sintesi, in questa corsa alla transizione energetica, il settore energetico dovrà affrontare tre sfide principali:
- Squilibrio tra domanda e offerta di energia: sia le situazioni di surplus che quelle di carenza di energia si verificheranno più frequentemente nel lungo periodo.
- Cambiamento nel modello di trasmissione e distribuzione dell'energia: la transizione dalla tradizionale trasmissione e distribuzione dell'energia a un modello distribuito, interattivo tra fonte, rete e carico, comporterà un aumento significativo dei costi per gli aggiornamenti della rete.
- Perdita di inerzia meccanica del sistema e di riserva rotante: la maggior parte delle fonti di energia rinnovabile non possiede l'inerzia meccanica dei generatori tradizionali, il che riduce la capacità complessiva di regolazione della frequenza della rete e ne compromette ulteriormente la stabilità.
- La nuova tecnologia di accumulo di energia a lunga durata (LDES) è fondamentale per risolvere le sfide della nuova integrazione energetica.
LDES: la chiave per risolvere le sfide delle energie rinnovabili
COME batteria agli ioni di litio Sebbene l'accumulo sia ampiamente utilizzato nel settore energetico, i suoi svantaggi, in primo luogo i problemi di sicurezza e la scarsa redditività per le applicazioni di accumulo di lunga durata (>4 ore), stanno gradualmente emergendo.
Il nuovo LDES può migliorare la flessibilità dei sistemi energetici immagazzinando e rilasciando energia per un arco temporale più lungo (>4 ore, su più giorni, settimane, stagioni). I suoi principali scenari applicativi si concentrano in quattro aree:
- Conservazione infragiornaliera: la conservazione a lungo termine (da 4 a 12 ore) risolve lo squilibrio tra domanda e offerta di energia nell'arco della giornata.
- Conservazione su più giorni e più settimane: gestisce principalmente anomalie meteorologiche a breve termine (mancanza di luce solare, scarsità d'acqua, ecc.), che comportano squilibri energetici a medio e lungo termine.
- Applicazione multistagionale: risolve il problema del picco di domanda energetica invernale e delle incertezze a lungo termine nel sistema elettrico causate dai cambiamenti climatici.
- Risposta agli eventi meteorologici estremi.
- Il nuovo LDES può essere realizzato attraverso diversi percorsi tecnologici.
LDES può essere ottenuto utilizzando diverse tecnologie
Gli scenari applicativi sopra menzionati richiedono che il nuovo LDES soddisfi i requisiti tecnici per lo stoccaggio intra-giornaliero, inter-giornaliero, inter-settimanale e inter-stagionale, risultando al contempo più competitivo in termini di risparmio, sicurezza e scala di capacità.
Ciò richiede che il nuovo LDES possa essere scalato in modo flessibile per mantenere l'alimentazione per diverse ore, giorni o persino settimane, riducendo l'uso di materie prime metalliche rare (come nichel, cobalto e manganese, necessarie per le batterie agli ioni di litio), compensando così le carenze dei sistemi di batterie agli ioni di litio per l'accumulo a lunga durata. Il nuovo LDES può essere ottenuto attraverso vari metodi, come l'accumulo meccanico, termico, elettrochimico e chimico.
- Accumulo meccanico: la tecnologia di accumulo meccanico più matura è l'accumulo tramite pompaggio, che rappresenta 951 TP3T della capacità di accumulo totale globale, ma presenta determinati requisiti per la selezione del sito di installazione. I nuovi impianti di accumulo tramite pompaggio, come le pompe geomeccaniche per l'acqua, possono ridurre la sua dipendenza dalle condizioni geografiche. Altre tecnologie di accumulo meccanico includono l'accumulo di aria compressa, l'accumulo gravitazionale e l'accumulo di aria liquida. L'accumulo di aria compressa comprende anche l'accumulo termico, che immagazzina il calore generato durante il processo di compressione per riutilizzarlo nel ciclo di scarico; l'accumulo gravitazionale è nelle prime fasi di commercializzazione.
- Accumulo termico: la tecnologia di accumulo termico può rilasciare simultaneamente elettricità e calore. Le tecnologie disponibili possono essere suddivise in: variazione della temperatura del mezzo, variazione dello stato del materiale del mezzo e reazione termochimica del calore, ecc. Queste tecnologie utilizzano materiali come sali fusi, calcestruzzo, leghe di alluminio o rocce per immagazzinare calore in un contenitore isolato. La tecnologia più comunemente utilizzata combina i sali fusi con impianti solari a concentrazione (CSP).
- Stoccaggio chimico: comprende lo stoccaggio di idrogeno e di gas naturale.
- Accumulo elettrochimico: in termini di accumulo a lunga durata basato su reazioni elettrochimiche, le batterie a flusso rappresentano una tecnologia relativamente matura. Le batterie a flusso immagazzinano l'energia elettrica in un solvente chimico in un serbatoio esterno, e la carica e la scarica sono ottenute attraverso una membrana a scambio ionico.
Le nuove batterie a flusso metallo-aria utilizzano principalmente risorse abbondanti e a basso costo come metallo, aria e acqua. Sono caratterizzate da scalabilità e costi di installazione del sistema inferiori. Le batterie a flusso ibride presentano sia un elettrolita liquido che un anodo metallico, combinando le caratteristiche delle batterie a flusso tradizionali e delle batterie metalliche.
LDES presenta 5 vantaggi chiave rispetto ad altre forme di accumulo di energia
La crescente quota di produzione di energia da fonti rinnovabili aumenterà la necessità di sistemi di accumulo per periodi di 8-12 ore o anche più lunghi. Questo crea un mercato importante per i nuovi sistemi di accumulo di energia a lunga durata (LDES). Rispetto alle batterie al litio, la nuova tecnologia LDES presenta i seguenti cinque vantaggi:
- Costi marginali inferiori quando si immagazzinano grandi quantità di energia elettrica.
- Energia e potenza sono disaccoppiate, consentendo una progettazione e un funzionamento più flessibili del sistema.
- Progettazione modulare e scalabile, con minori requisiti del sito e maggiore sicurezza.
- La tecnologia non dipende da elementi rari, il che si traduce in costi economici inferiori e benefici degli effetti su scala industriale.
- Ciclo di costruzione più breve rispetto all'ammodernamento e all'ampliamento delle reti di trasmissione e distribuzione, consentendo una più rapida implementazione e integrazione nella rete elettrica.
Di fronte a scenari applicativi complessi dal lato trasmissione, dal lato rete e dal lato utente, gli scenari applicativi del nuovo Long Duration Energy Storage (LDES) possono essere principalmente suddivisi nelle cinque aree seguenti:
- Accumulo di energia e capacità di backup per ottimizzare la rete di trasmissione e distribuzione. Questo vantaggio contribuisce a ridurre gli sprechi e a massimizzare l'utilizzo dell'energia generata.
- Ottimizzare la fornitura di energia elettrica nelle aree remote e ridurre l'instabilità della rete. Ciò potrebbe migliorare significativamente l'affidabilità dell'energia elettrica in aree che tradizionalmente hanno difficoltà a garantire una fornitura costante.
- Supportare la stabilità e la sicurezza di impianti off-grid/microgrid, come i sistemi elettrici isolati. Questo potrebbe rivelarsi cruciale per le località remote o isolate, dove la connessione alla rete convenzionale è impraticabile.
- Partecipare al mercato spot dell'elettricità e gestirne la qualità aiuta le aziende a ridurre i costi dell'elettricità, a proteggersi dalle fluttuazioni dei prezzi dell'elettricità e del carburante e a realizzare operazioni ecosostenibili.
- Partecipare ai servizi ausiliari della rete per migliorarne la stabilità: alcuni sistemi LDES hanno inerzia rotante e possono partecipare alla regolazione della frequenza e ad altri servizi ausiliari.
Si prevede che l'accumulo di energia a lunga durata (LDES) vedrà una crescita su larga scala
Sebbene alcune nuove tecnologie LDES siano ancora in fase iniziale, sullo sfondo di una transizione energetica accelerata, l'International Long Duration Energy Storage Council (LDES Council) e McKinsey prevedono che le LDES inizieranno a vedere installazioni su larga scala in tutto il mondo a partire dal 2025. Si prevede che la capacità installata accumulata raggiungerà i 30-40 GW (capacità totale di 1 TWh), ovvero 6-8 volte l'attuale capacità pubblica, con 951 TP3T delle installazioni distribuite.
Entro il 2030, con un tasso di penetrazione delle energie rinnovabili che dovrebbe raggiungere 60%-70%, si prevede che la capacità installata accumulata di LDES raggiungerà 150-400 GW (capacità totale di 5-10 TWh).
Entro il 2040, si prevede che la capacità installata globale di LDES aumenterà a 1,5-2,5 TW (capacità totale di 85-140 TWh), circa 8-15 volte l'attuale capacità di accumulo totale. Ciò ridurrebbe le emissioni di carbonio di 1,5-2,3 miliardi di tonnellate all'anno, pari a circa 101-151 t/t delle attuali emissioni del settore elettrico.
L'energia immagazzinata rappresenterà 101 TP3T della produzione globale di elettricità, con una dimensione del mercato superiore a mille miliardi di dollari USA. Ciò significa anche che entro il 2040, l'investimento cumulativo in LDES raggiungerà 1,5-3 trilioni di dollari USA. Nel 2021, l'investimento cumulativo nelle principali aziende LDES aveva raggiunto i 2,5 miliardi di dollari USA, quasi raddoppiando negli ultimi quattro anni.
Nel complesso, l'aumento della quota di energia rinnovabile promuoverà notevolmente la capacità di installazione e lo sviluppo del mercato dei LDES. Il punto in cui le energie rinnovabili rappresenteranno il 60%-70% della quota di mercato nel sistema elettrico potrebbe rappresentare una pietra miliare fondamentale per lo sviluppo dei LDES.
